CN206594471U - 一种复合电源纯电动汽车整车控制器 - Google Patents

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周美兰
严文淼
李松
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Abstract

本实用新型公开了一种复合电源纯电动汽车整车控制器，主要包括微控制器、电机和电机控制器、电池‑超级电容构成的复合动力源、复合电源管理系统、开关量和模拟量信号处理单元、CAN通讯模块、RS‑232串口通讯模块、液晶显示模块、外部存储单元、电源模块、最小系统等模块。本实用新型不仅能有效的采集各种类型的输入信号，还拥有可靠的通讯功能，有效提高了信号处理效率，从而提高了整车控制的稳定性和驾驶的安全性。本实用新型用于复合电源纯电动汽车。

Description

一种复合电源纯电动汽车整车控制器
技术领域
本实用新型专利涉及一种复合电源纯电动汽车整车控制器。
背景技术
随着社会经济的快速发展，传统汽车保有量逐年增加，使得能源短缺和环境污染日益恶化，电动汽车可以有效地减少石油资源的消耗和尾气污染，代表了未来汽车的发展方向。整车控制器是车辆正常行驶的控制中枢，是整车控制系统的核心部件，是纯电动汽车的正常行驶、再生能量回收、故障诊断处理和车辆的状态监视等功能的主要控制部件，也是衡量整车控制系统性能及功能等级的主要部件，它性能的好坏直接影响到整套控制系统的控制效果。
发明内容
本实用新型专利为了克服现有技术的不足，提出了一种复合电源纯电动汽车整车控制器，其具有陈本低，实时性好、控制精度高等特点。
本实用新型一种复合电源纯电动汽车整车控制器，是应用于复合电源纯电动汽车。动力系统的组成包括动力电池+超级电容复合电源、复合电源管理系统、电机和电机控制器。
作为本实用新型的进一步改进，整车控制器通过CAN总线和其它电控单元进行数据和控制指令的传递，以整车控制器为中心节点的整车通信网络使数据的传递更为迅速、可靠。同时能减少整车的线束布置，信息处理实时性强，效率高。
作为本实用新型的进一步改进，CAN通信节点由CAN控制器SJA1000、光耦合器6N137模块和CAN驱动器PCA82C250构成。CAN控制器SJA1000完成CAN通信协议，负责与微控制器进行状态、控制和命令等信息交换。CAN驱动器PCA82C250是CAN控制器和总线接口，实现对CAN总线的差动发送和接收功能，增加了通信距离。光耦合器6N137实现了总线上各CAN节点间的电气隔离，增强了CAN总线节点的抗干扰能力。微处理器负责CAN总线数据处理，完成收发启动等功能。
作为本实用新型的进一步改进，CAN通讯模块分别接收电机控制器采集的无刷直流电机的电机状态CAN信号和复合电源管理系统采集的复合电源状态CAN信号并发送给微控制器。开关量和模拟量信号处理单元接收挡位开关量信号、复位开关量信号、踏板模拟信号和车速模拟信号并发送给微控制器。
作为本实用新型的进一步改进，微控制器采集两个踏板的模拟信号，并根据踏板模拟信号、车速模拟信号和电机状态CAN信号控制所述电机的转速和转矩。根据踏板模拟信号、车速模拟信号和复合电源状态CAN信号协调动力电池与超级电容的能量分配。根据复位开关量信号控制纯电动汽车整车控制器的复位。
作为本实用新型的进一步改进，所述的无刷直流电机的转速和转矩、复合电源的能量使用、纯电动汽车的工作状态，通过RS-232串口通讯模块传递给上位机用于液晶显示模块显示，使驾驶员能实时准确把握整车的性能状态，提高了行车安全。RS-232串口通讯模块和微控制器之间设置有MAX232芯片用于完成RS-232电平与微控制器的TTL电平之间的转换。
作为本实用新型的进一步改进，在开关量和模拟量信号处理单元采用了光电隔离处理，有效避免了干扰信号和输入信号与输出信号之间的相互影响，提高了信号采集精度。
作为本实用新型的进一步改进，电源模块用于为整车控制器提供稳定的工作电源，保证了微控制器安全可靠的运行。
作为本实用新型的进一步改进，所述微控制器连接外部存储单元，为处理器提供足够的数据运算与存储空间，保证数据安全。
本实用新型的有益效果是：复合电源纯电动汽车整车控制器能够实时监控电机负载和复合电源的运行情况，通过开关量和模拟量信号处理单元实现档位开关量信号、复位开关量信号、踏板模拟信号和车速模拟信号的采集和处理，把CAN总线引入到电动汽车整车控制器系统的设计，实现了纯电动汽车动力、响应速度及耗电等控制参数的在线优化。有效提高汽车行驶时的稳定性与安全性。
本实用新型提高了纯电动汽车整车控制性能，提高了行车安全。
附图说明
图1为复合电源纯电动汽车整车控制器结构框图。
图2为CAN控制器SJA1000电路图。
图3为光电隔离模块6N137电路图。
图4为CAN驱动器PCA82C250电路图。
图5为RS-232串口通讯电路图。
具体实施方式
本实用新型“一种复合电源纯电动汽车整车控制器” CAN通讯模块分别接收电机控制器采集的无刷直流电机的电机状态CAN信号和复合电源管理系统采集的复合电源状态CAN信号，开关量和模拟量信号处理单元接收档位开关量信号、复位开关量信号、踏板模拟信号和车速模拟信号并发送给微控制器。微控制器根据相关信号控制所述电机的转速和转矩，协调动力电池与超级电容的能量分配，提高了纯电动汽车整车控制性能。
实施例1
CAN控制器SJA1000执行CAN规范中规定的完整的CAN协议，用于报文的缓冲和验收过滤，负责与微控制器进行状态、控制和命令等信息交换。SJA1000数据/地址复用总线AD0-AD7，可以直接连接微控制器的数据线和地址线。通过/CS引脚作为片选信号可以把SJA1000看做微控制器的一个外部RAM扩展电路。/INT中断信号输出端直接与微控制器外部中断输入引脚连接，有中断发生时，该引脚由高电平到低电平跳变。SJA1000的读/写信号、锁存信号ALE直接与微控制器对应引脚连接。输入引脚TX0、输出引脚RX0经过反向缓冲器SN74LS06N连接发光二极管，当信号输入输出时，发光二极管闪烁，方便直观的观察信号。为了SJA1000的稳定工作，XTAL1、XTAL2外接16MHz的晶振电路。
实施例2
为了增加CAN总线节点的抗干扰能力，SJA1000的TX0和RX0并不是直接与PCA82C250的TXD、RXD相连，而是通过光电隔离6N137模块与PCA82C250相连，这样很好地实现了总线上各CAN节点间的电气隔离，增强了CAN总线节点的抗干扰能力，提高了节点的稳定性和安全性。在开关量和模拟量信号处理单元采用了光电隔离处理，有效避免了干扰信号和输入信号与输出信号之间的相互影响，提高了信号采集精度。
实施例3
CAN驱动器PCA82C250的引脚TXD、RXD直接连接数据的发送和接收引脚，CAN驱动器是CAN 控制器和总线接口，用于控制从CAN控制器到总线物理层或相反的逻辑电平信号，提供对总线的差动发送和对CAN控制器的差动接收功能。PCA82C250的CANH和CANL引脚各自通过一个电阻与CAN总线相连，电阻起到了一定的限流作用，保护PCA82C250免受过流的冲击。CANH和CANL与地直接连接一个30pF的小电容，可以起到滤除总线上高频干扰的作用。芯片的RS引脚为斜率电阻输入，通过它来选择PCA82C250的工作模式。
实施例4
纯电动汽车的工作状态，要通过RS-232串口通讯模块传递给上位机用于液晶显示模块显示，在RS-232串口通讯模块和微控制器之间设置有MAX232芯片用于完成RS-232电平与微控制器的TTL电平之间的转换。MAX232芯片的1、2、3、4、5、6引脚通过四只电容器C6、C7、C8、C9连接组成电源变换电路部分，提供给RS-232串口电平需要。发送和接收部分中T1IN、T2IN直接连接微处理器串行发送端TXD，R1OUT、R2OUT直接连接微处理器串行接收端RXD，T1OUT、T2OUT可直接连接PC机的RS-232串口接收端RXD，R1IN、R2IN可直接连接PC机的RS-232串口的发送端TXD。MAX232芯片中两路发送、接收中任选一路作为接口。在发送数据过程中MAX232的11脚T1IN接微处理器TXD端，经过MAX232转换为RS-232电平后从MAX232的14脚T1OUT发出，连接到串口座的第3脚，在经过交叉串口线后，连接至PC机的串口座第2脚RXD端。

Claims (3)

1.一种复合电源纯电动汽车整车控制器，其特征在于，包括无刷直流电机(1)、动力电池+超级电容复合电源(2)、液晶显示模块(3)、电机控制器(4)、复合电源管理系统(5)、RS-232串口通讯模块(6)、电源模块(7)、外部存储单元(8)、CAN通讯模块(9)、微控制器(10)、光电隔离模块(11、12、13)、开关信号处理单元(14)、车速信号处理单元(15)、踏板信号处理单元(16)、档位开关信号(17)、复位开关信号(18)、车速正弦信号(19)、加速踏板信号(20)、制动踏板信号(21)，所述RS-232串口通讯模块(6)、电源模块(7)、外部存储单元(8)、CAN通讯模块(9)、光电隔离模块(11、12、13)都连接微控制器(10)，所述无刷直流电机(1)通过电机控制器(4)连接CAN通讯模块(9)，所述动力电池+超级电容复合电源(2)通过复合电源管理系统(5)连接CAN通讯模块(9)，所述RS-232串口通讯模块(6)连接液晶显示模块(3)，所述开关信号处理单元(14)接收档位开关信号(17)、复位开关信号(18)经过光电隔离模块(11)连接微控制器(10)，所述车速信号处理单元(15)接收车速正弦信号(19)经过光电隔离模块(12)连接微控制器(10)，所述踏板信号处理单元(16)接收加速踏板信号(20)、制动踏板信号(21)经过光电隔离模块(13)连接微控制器(10)。
2.根据权利要求1所述一种复合电源纯电动汽车整车控制器，其特征在于，所述CAN通讯模块(9)电路包括CAN控制器SJA1000、光电隔离6N137、CAN驱动器PCA82C250，所述SJA1000数据/地址复用总线AD0-AD7连接微控制器数据线和地址线，所述SJA1000读/写信号、锁存信号ALE连接微控制器对应引脚，输入引脚TX0、输出引脚RX0经反向缓冲器SN74LS06N连接发光二极管LED0805，XTAL1、XTAL2连接16MHz晶振电路，所述SJA1000的TX0和RX0通过光电隔离6N137与PCA82C250的TXD、RXD相连，所述PCA82C250的CANH、CANL引脚各自通过一个电阻和CAN总线相连，CANH、CANL与地连接一个30pF电容。
3.根据权利要求1所述一种复合电源纯电动汽车整车控制器，其特征在于，所述RS-232串口通讯模块(6)和微控制器(10)之间有MAX232芯片完成RS-232电平与微控制器TTL电平之间转换，所述MAX232芯片的1、2、3、4、5、6引脚通过四只电容器C6、C7、C8、C9连接组成电源变换电路部分，T1OUT、T2OUT连接PC机的RS-232串口接收端RXD，R1IN、R2IN连接PC机的RS-232串口的发送端TXD。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108001296A (zh) * 2017-12-05 2018-05-08 北京军秀咨询有限公司 一种新能源电动汽车的整车控制系统及其整车结构
CN109462395A (zh) * 2018-12-28 2019-03-12 常州朗奇威电器有限公司 接口多路复用转换电路及多路复用转换方法

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